1.行業(yè)背景

高強螺栓作為風力發(fā)電機組中關(guān)鍵部件，其連接質(zhì)量是否可靠將直接影響風機運行的安全性。近幾年因螺栓斷裂導(dǎo)致的葉片掉落、倒塔等事情時有發(fā)生。采用相控陣超聲檢測為主，輔以螺栓軸力檢測和軸力在線監(jiān)測系統(tǒng)的方案，能夠?qū)︼L電螺栓的質(zhì)量做評估，及時發(fā)現(xiàn)和更換缺陷螺栓避免造成嚴重后果。

2.檢測解決方案

    2.1螺栓相控陣超聲檢測

2.1.1 螺栓檢測的問題與難點

對于螺栓檢測，傳統(tǒng)無損檢測方法通常使用磁粉檢測或常規(guī)超聲檢測，但對在役螺栓檢測均存在一定局限性。和傳統(tǒng)檢測方法相比，超聲相控陣方法檢測螺栓優(yōu)勢明顯：

 

 

2.1.2 檢測設(shè)備

1) 主機：OLYMPUS相控陣檢測儀omniscan SX/MX2   

2) 探頭：OLYMPUS相控陣探頭2L16A24/4L16A24

           

 

使用相控陣設(shè)備SX/MX2搭配A24相控陣探頭進行檢測，檢測范圍覆蓋整個螺栓的螺桿及螺紋處，能夠檢測出螺栓的裂紋及其他缺陷。

2.1.3 螺栓相控陣檢測配置及效果：

我們對有圖所示螺栓工件進行檢測，使用扇掃描的檢測結(jié)果如下，能夠檢測螺栓螺紋中的缺陷。

     

  

2.1.4 螺栓相控陣檢測方法

  此次檢測用相控陣縱波檢測方法，將探頭放置螺栓端面發(fā)射扇形波束從而對整個螺栓進行檢測。相控陣扇掃能夠區(qū)分螺紋信號與螺紋間的裂紋信號，在S掃描圖像上能夠清晰的顯示，并記錄缺陷的位置和深度。及時發(fā)現(xiàn)危害性缺陷，如螺紋間裂紋。

 

 

 

 

 

自制螺栓對比試塊，試塊螺栓面上在深度100mm，160mm，和240mm處刻了深1mm槽，檢測缺陷清晰，如圖所示。

        

 

 

 

 

2.1.5 現(xiàn)場檢測情況

在役螺栓的斷裂情況，無需拆卸螺栓即可實現(xiàn)檢測。在某風場對塔筒螺栓，葉片螺栓，主軸螺栓等進行相控陣超聲檢測。

  

  塔筒螺栓檢測                                           葉片螺栓檢測                                                        主軸螺栓檢測

 

2.2 螺栓軸力檢測及軸力在線監(jiān)測

 

在役使用中螺栓疲勞斷裂過程與螺栓安裝時的預(yù)緊力（軸力）不均勻關(guān)系密切。利用超聲螺栓軸力檢測儀，加強螺栓軸力日常巡檢非常必要，能夠早期發(fā)現(xiàn)軸力異常，螺栓松動等。

螺栓軸力在線監(jiān)測系統(tǒng)能實時獲取螺栓軸力狀態(tài)，長期跟進和記錄螺栓軸力變化，螺栓松動后及時預(yù)警。監(jiān)測系統(tǒng)采集傳輸和保存螺栓歷史數(shù)據(jù)，從螺栓的軸力、變形、裂紋等方面提供螺栓的安全監(jiān)測，極大提高風機運行可靠性和安全性。

 

 

 

螺栓軸力現(xiàn)場檢測                                                   螺栓軸力在線監(jiān)測

 

 

3. 總結(jié)

  

針對在役風電高強螺栓的質(zhì)量監(jiān)測方法，建議以相控陣超聲現(xiàn)場檢測為主，及早發(fā)現(xiàn)螺栓變形，裂紋，斷裂等缺陷；對螺栓松動及短、長期螺栓預(yù)緊狀態(tài)采用螺栓軸力檢測巡檢和建立在線監(jiān)測系統(tǒng)相結(jié)合，能很好的解決在役高強螺栓的質(zhì)量監(jiān)控和評估，防患于未然。